Per i componenti elettronici, la robustezza meccanica non è fine a se stessa. Anche le sollecitazioni termiche, l’invecchiamento o le influenze magnetiche possono indebolire i punti di fissaggio dei componenti sul circuito stampato. Anche se i punti di saldatura, brasatura o incollaggio resistono alle sollecitazioni, la traccia del circuito può comunque staccarsi dalla scheda di supporto. Per poter anche solo tentare di eseguire un controllo qualità per tali sollecitazioni, sono fondamentali i test di resistenza meccanica. Le speciali macchine di prova realizzate da XYZTEC nei Paesi Bassi, quali la serie Condor Sigma, consentono di determinare se il processo di costruzione o di saldatura rispetti o meno le specifiche. Uno dei problemi riscontrati è l’ampia varietà di forme e dimensioni dei componenti e, di conseguenza, la vasta gamma di forze che vanno misurate con precisione. Soprattutto quando si misurano delle «tensioni di trazione», è necessario un buon adattamento dello strumento di prova all’elettronica moderna.
Gli esperti olandesi hanno quindi deciso di progettare il test di trazione in modo che la sua applicazione fosse il più universale possibile. A tale scopo, nel modello a pinze Tweezer, la sonda impiega delle pinze elettriche intercambiabili. Queste sono in grado di afferrare svariati tipi di componenti, compresi i fili di collegamento. Il principio alla base della sonda di prova richiedeva un azionamento molto piccolo, per questo XYZTEC ha deciso di affidarsi a FAULHABER.
Implementazione meccanica complessa
È relativamente semplice afferrare in modo sicuro, per poi montarlo, anche il più piccolo dei componenti: spesso basta una pinza a vuoto. Nel caso di un test di resistenza la situazione cambia radicalmente. In una testa elettrica intercambiabile, la «forza di trazione di prova» è compresa fra 0 e 80 N, fino a un massimo di 100 N. Questo richiede forze di serraggio fino a 80 N sulla punta delle pinze. L’azionamento deve riuscire a erogare velocemente (il tempo di chiusura delle pinze è di 1 solo secondo circa) e in modo riproducibile questa forza nella sonda di prova in modo da ottenere una media operativa accettabile durante i test automatici.
Gli ingegneri hanno risolto questo problema combinando tra loro vari componenti. Cuore dell’azionamento è un micromotore trifase, del diametro di 5 mm, con riduttore planetario compatto e alberino di uscita. Sull’alberino è montato uno speciale encoder a quattro quadranti in modo da consentire il posizionamento nel range micrometrico. L’azionamento è controllato tramite un controllo di posizione altrettanto compatto e appositamente adattato. Inoltre, regola la forza di serraggio variando il flusso di corrente nel motore. Ulteriori sensori di forza (estensimetri) sulle pinze verificano il risultato per garantire valori di serraggio sempre coerenti ed esatti. La trasmissione sfalsata con alberino riduce la velocità di rotazione aumentando la coppia.
Sistema di azionamento potente con minimo ingombro
La sonda di prova per il test di trazione è montata nell’unità base e può essere ruotata di 360°. Il movimento di rotazione è ottenuto tramite una ruota dentata posta sulla sonda e l’azionamento esterno. Tutti gli altri componenti funzionali necessari devono essere posizionati nel Tweezer stesso.
Tra questi troviamo i complessi meccanismi per il funzionamento dell’affidabile guida lineare, che, considerando la presenza di forze fino a 100 N, non può essere realizzata in modo troppo delicato. In fondo, una deformazione della guida della sonda comprometterebbe la precisione di misurazione. Per ottenere il più ampio campo di misura possibile, vi sono anche altri componenti aggiuntivi: oltre alla guida, la sonda contiene le pinze facilmente intercambiabili, il motore di azionamento con il relativo riduttore per mandrino, il controllo di posizione per l’azionamento, l’encoder di posizione per misurare l’apertura della pinza, i sensori di forza, la CPU integrata con il firmware e un’interfaccia USB e, per le misurazioni manuali, anche un’illuminazione LED regolabile.
In tutti i settori, compresa la tecnologia di prova, la tendenza continua verso la miniaturizzazione rappresenta una sfida in termini di componenti da utilizzare. FAULHABER vanta la più ampia gamma di tecnologie di microazionamento per tale scopo.